CN106645969B - 一种便携式半导体非接触电阻率测试仪及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式半导体非接触电阻率测试仪及使用方法，包括盒式壳体、液晶显示屏、集成电路板、锂电池盒、薄膜键盘、电源开关、红色指示灯、绿色指示灯、充电USB插孔；其特征是集成电路板包括单片机STM32、TLF_LCD液晶显示模块、薄膜按键模块、M95M01存储模块、JTAG程序模块、信号发生模块、电源指示灯模块、锂电池和USB充电电源模块；本发明采用非接触式测量，即使用涡流测量探头，且利用探头铜线圈产生的涡流来检测电阻率，常温下测试范围为0.001‑‑200ΩCM，测试精度为5%，功耗低，可在液晶显示屏上显示结果，使用寿命远高于比市场上的同类产品。

Description

一种便携式半导体非接触电阻率测试仪及使用方法

技术领域

本发明涉及测量硅材料电阻率的技术领域，特别是涉及一种便携式半导体非接触电阻率测试仪。

背景技术

在光伏行业内多晶硅铸锭或是单晶拉制需要将一些细碎硅料作为原料，在使用之前，必须严格控制这些细碎硅料的电阻率，硅材料的电阻率是一项重要技术指标。目前，测量硅料电阻率的方法多用接触式如四探针法检测方块硅料的电阻率。市场上常用的测量硅材料电阻率的技术设备属于台式设备，需要上位PC机，存在设备体积大、不方便、效率低等问题。为此人们开发研究了便携式接触式检测半导体硅材料电阻率的测试设备及其仪器，如公开号为 CN101852827A的中国专利公开了一种硅材料电阻率语音测试笔，该发明是由1342针四探针、电子电路部份及语音发声播放部分组成；电子电路部分由电源及升压电路部分、恒流源及探头电路部分、运算放大电路及语音发声播放部分所构成；本测试笔由于采用测量/校厚(转换开关)，所以测试时能根据硅材料的具体厚薄大小情况进行调试设定，采用集成运算放大电路芯片MAX4166具有低电压关闭模式，干电池供电，安全系数高，测得电阻率值可实时语音播报，且具制造简单，造价低廉等优点。这种接触式检测半导体硅材料电阻率的四探针测试设备采必须接触硅材料，并施加一定力度，存在测量薄硅片时易造成硅片断裂现象，同时需要定期更换4根磨损的探针，造成成本增加。

倘若不考虑被测硅料不受大小、形状，表面平整度，表面粗糙度等因素的影响，需要采用非接触测量方法和设备或仪器，即只需将探头接近硅材料，就可得到被测硅材料的电阻率。目前，关于非接触式检测半导体硅材料电阻率的测试设备及其仪器，也有文献报道，公开号为CN202052624U的中国专利一种硅料分选装置，该实用新型涉及光伏或半导体领域的一种硅料分选装置，尤其是一种将正常硅料与金属或重掺硅料分离的涡流装置；该装置设有涡流探测器和分离机构，当硅料中混有金属或重掺硅料时，会在其内部产生涡流，引发涡流探测器发出报警声，再通过分离机构将金属或重掺硅料与正常硅料分离；通过本实用新型提供的硅料分选装置，能够将硅料中混有的金属或重掺硅料彻底除去，分选得到的硅料可再次用作多晶硅铸锭的原料。又如公开号为CN203941234U的中国专利一种太阳能硅片电阻率电涡流测试装置，本实用新型涉及一种太阳能硅片电阻率电涡流测试装置，包括电涡流激励器f1，激励太阳能硅片并在太阳能硅片表面形成涡流；电涡流传感器，感应涡流生成电流信号和电压信号；电流信号和电压信号依次经过信号采集器、差频器、中频放大器、检波及低通电路、直流放大器处理，最后得到电流和电压的模拟量。本实用新型电涡流传感器感应硅片上形成的涡流生成电流信号和电压信号，然后依次经过传输、差频、中频放大、检波及低通、直流放大，最后得到电压和电流的模拟量计算出太阳能硅片的电阻率；本实用新型相较于现有技术，架构清晰、电路结构简单、系统调整、涉用仪器、仪表少、方便快捷，具有工作稳定、重复性好、使用寿命长和成本低的优点。

目前测量硅材料电阻率的技术设备存在的不足之处在于：

（1）市场上普遍采用的测量硅材料电阻率的现有设备属于台式设备，采用220V交流供电，电路布局不合理，电路板不够集成化，体积过大，不易携带，使用不便，功耗较大，并且存在安全问题；（2）公开号为 CN101852827A的硅材料电阻率语音测试笔虽然具备测试电阻率功能，必须接触硅材料，并施加一定力度，存在测量薄硅片时易造成硅片断裂现象，同时需要定期更换4根磨损的探针，造成成本增加；(3)公开号为CN202052624U的中国专利一种硅料分选装置采用了非接触测量技术，只是用来实现硅料与金属或重掺硅料分离的涡流装置；(4)公开号为CN203941234U的中国专利一种太阳能硅片电阻率电涡流测试装置采用了非接触测量技术，但没有采用集成电路技术，电路设计比较复杂。因此有必要提出一种便携式半导体非接触电阻率测试装置解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是电路板的高度集成化、非接触电阻率测试，为克服上述现有技术设备的不足，本发明提供了一种便携式半导体非接触电阻率测试仪，本发明解决其技术问题的技术方案为：

一种便携式半导体非接触电阻率测试仪，包括盒式壳体、液晶显示屏、集成电路板、锂电池盒、薄膜键盘、电源开关、红色指示灯、绿色指示灯、充电USB插孔、供电USB插孔、DB15VGA信号接口、涡流测量探头，其特征在于所述盒式壳体呈长方体，其上部表面中间位置设置液晶显示屏，液晶显示屏周边设置薄膜键盘，所述薄膜键盘包括厚度按键、温度按键、设置按键、声音按键、屏幕按键、测量按键及上下左右四个方向按键；所述盒式壳体一端侧面并列设置电源开关、红色指示灯、绿色指示灯、充电USB插孔、供电USB插孔、DB15VGA信号接口；所述DB15VGA信号接口通过导线连接涡流测量探头；所述盒式壳体内部设置集成电路板、锂电池盒，所述锂电池盒设置在集成电路板一侧，所述电池盒内部设置锂电池；所述集成电路板与液晶显示屏、锂电池盒、薄膜键盘、电源开关、红色指示灯、绿色指示灯、充电USB插孔、供电USB插孔、DB15VGA信号接口电连接。

所述的集成电路板包括单片机STM32，均与单片机STM32相连接的TLF_LCD液晶显示模块、BOOT状态开关电路、薄膜按键模块、M95M01存储模块、JTAG程序模块、AD数据采集接口、供电控制端口，与AD数据采集接口输入端相连接的信号发生模块，与供电控制端口相连接的电源指示灯模块、电源转换模块；与电源转换模块输入端依次相连接的电源隔离接口、锂电池和USB充电电源模块。

所述的锂电池和USB充电电源模块包括电源控制器、升压稳压器、降压稳压器、AMS1117稳压器；所述电源控制器，包括锂电池供电电路、USB供电电路。

所述的信号发生模块包括信号发生电路、信号处理电路；所述信号发生电路包括XR2206P正弦方波发生器、F42N50Q工频陷波器、带通滤波器、恒流源测量线圈电路、移相器；所述XR2206P正弦方波发生器的正弦波输出端依次连接F42N50Q工频陷波器、带通滤波器、恒流源测量线圈电路，所述恒流源测量线圈电路的测量线圈包括ZXB01、ZXB02输出接口；所述XR2206P正弦方波发生器的方波输出端包括FB01、FB02输出接口，FB02输出接口连接移相器；

所述信号处理电路包括1号输出回路、2号输出回路，二者均包括乘法器、二阶低通滤波器、放大电路、AD数据采集端口，所述乘法器包括正弦波探头信号输入接口、参考方波输入接口、乘法器输出接口，所述乘法器输出接口依次连接二阶低通滤波器、放大电路、AD数据采集端口；所述恒流源测量线圈电路的测量线圈的ZXB01、ZXB02输出接口分别依次连接1号、2号输出回路的乘法器的正弦波探头信号输入接口；所述XR2206P正弦方波发生器的方波输出端的FB01、FB02，FB01输出端连接1号输出回路的乘法器的参考方波输入接口，FB02输出接口连接移相器后连接2号输出回路的乘法器的参考方波输入接口。

所述的液晶显示屏采用TFT_LCD集成芯片；所述存储芯片U9,型号为M95M01；所述按键输入模块中的按键为薄膜按键；所述JTAG程序模块芯片为JTAG芯片。

所述的涡流测量探头采用非接触式测量，且利用探头铜线圈产生的涡流来检测电阻率，铜线圈连接2根直径1MM的屏蔽线；常温下测试范围为0.001--200ΩCM，测试精度为5%。

本发明所述的便携式半导体非接触电阻率测试仪的使用方法，其特征在于包括USB供电使用方法、开机准备方法、电阻率测试方法，

USB供电使用方法：供电模块和充电模块独立分开，在关机状态下即可为装置电池充电，免除了待机状态下造成的不必要功耗；供电时可使用内部锂电池供电，也可使用+5V外部电源USB插头插入供电USB插孔，即可为装置提供电源；充电时，+5V外部电源USB插头插入USB充电孔，即可为装置内锂电池提供充电；

开机准备方法：打开测试仪主机电源开关，待主机屏幕出现开机画面至电阻率测量界面，开机完成；若工作灯闪烁频率正常，说明测量仪主机可正常工作；拿起测量探头，探头中部有三个LED灯，最左侧的为电源指示灯，常亮状态，说明探头供电正常；中间LED灯为可测量指示灯，频率闪烁状态，说明随时可以测量；

电阻率测试方法：一手持该测试仪，一手持探头，只需把探头靠近硅材料，不需接触硅材料；最右侧LED灯为测量完成灯，当测得硅材料结果后此LED灯会亮起，同时中间测量闪烁灯关闭；这时即可在主机屏幕上显示被测硅材料的精确电阻率，同时在探头的中部两位数码也会显示电阻率数值的两位有效数字；测量完成；同时可在测试仪主机上显示电阻率，常温下测试范围为0.001--200ΩCM，测试精度为5%。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：本发明所述一种便携式半导体非接触电阻率测试仪，包括盒式壳体、液晶显示屏、集成电路板、锂电池盒、薄膜键盘、电源开关、红色指示灯、绿色指示灯、充电USB插孔、供电USB插孔、DB15VGA信号接口、涡流测量探头；集成电路板包括单片机STM32，均与单片机STM32相连接的TLF_LCD液晶显示模块、BOOT状态开关电路、薄膜按键模块、M95M01存储模块、JTAG程序模块、AD数据采集接口、供电控制端口，与AD数据采集接口输入端相连接的信号发生模块，与供电控制端口相连接的电源指示灯模块、电源转换模块；与电源转换模块输入端依次相连接的电源隔离接口、锂电池和USB充电电源模块；本发明采用非接触式测量，即使用涡流测量探头，且利用探头铜线圈产生的涡流来检测电阻率，常温下测试范围为0.001--200ΩCM，测试精度为5%，功耗低，可在液晶显示屏上显示结果使用寿命远高于比市场上的同类产品。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图。

图2 为本发明的电路模块整体结构示意图。

图3 为本发明的信号发生模块结构示意图。

图4 为本发明的供电模块原理图。

图5 为本发明的降压稳压模块原理图。

图6 为本发明信号发生模块的信号发生电路原理图。

图7 为本发明信号发生模块的信号处理电路原理图。

附图中：1.盒式壳体，2.液晶显示屏，3.集成电路板，4.锂电池盒，5.薄膜键盘，6.电源开关，7.红色指示灯，8.绿色指示灯，9.充电USB插孔，10.供电USB插孔，11.DB15VGA信号接口，12.涡流测量探头，13.电源控制器，14.升压稳压器，15.降压稳压器，16.AMS1117稳压器，17.XR2206P正弦方波发生器，18.F42N50Q工频陷波器，19.带通滤波器，20.恒流源测量线圈电路，21.移相器，22.乘法器，23.二阶低通滤波器。

具体实施方式

结合附图1至图7对本发明进一步详细描述，以便公众更好地掌握本发明的实施方法，本发明具体的实施方案为：

如图 1所示，本发明所述的一种便携式半导体非接触电阻率测试仪，包括盒式壳体1、液晶显示屏2、集成电路板3、锂电池盒4、薄膜键盘5、电源开关6、红色指示灯7、绿色指示灯8、充电USB插孔9、供电USB插孔10、DB15VGA信号接口11、涡流测量探头12，其特征在于所述盒式壳体1呈长方体，其上部表面中间位置设置液晶显示屏2，液晶显示屏2周边设置薄膜键盘5，所述薄膜键盘5包括厚度按键、温度按键、设置按键、声音按键、屏幕按键、测量按键及上下左右四个方向按键；所述盒式壳体1一端侧面并列设置电源开关6、红色指示灯7、绿色指示灯8、充电USB插孔9、供电USB插孔10、DB15VGA信号接口11；所述DB15VGA信号接口11通过导线连接涡流测量探头12；所述盒式壳体1内部设置集成电路板3、锂电池盒4，所述锂电池盒4设置在集成电路板3一侧，所述锂电池盒4内部设置锂电池；所述集成电路板3与液晶显示屏2、锂电池盒4、薄膜键盘5、电源开关6、红色指示灯7、绿色指示灯8、充电USB插孔9、供电USB插孔10、DB15VGA信号接口11电连接。

如图 2所示，本发明所述的一种便携式半导体非接触电阻率测试仪，其特征在于所述集成电路板3包括单片机STM32，均与单片机STM32相连接的TLF_LCD液晶显示模块、BOOT状态开关电路、薄膜按键模块、M95M01存储模块、JTAG程序模块、AD数据采集接口、供电控制端口，与AD数据采集接口输入端相连接的信号发生模块，与供电控制端口相连接的电源指示灯模块、电源转换模块；与电源转换模块输入端依次相连接的电源隔离接口、锂电池和USB充电电源模块。

如图 2、图 4、图 5所示，本发明所述的一种便携式半导体非接触电阻率测试仪，其特征在于所述锂电池和USB充电电源模块包括电源控制器13、升压稳压器14、降压稳压器15、AMS1117稳压器16；所述电源控制器13，包括锂电池供电电路、USB供电电路；

所述锂电池供电电路包括锂电池接线端子J4、USB1接线端子J2、光电耦合开关U5、电阻R7、R8、R9、电容C3；所述锂电池接线端子J4的一号引脚连接+12V锂电池正极，其二号引脚接地；所述光电耦合开关U5为可控制的光电藕合器件TLP521,其集电极C连接所述锂电池接线端子J4的一号引脚，所述光电耦合开关U1的发射极与电阻R8的一端连接，所述电阻R8的与电阻R9串联后接地；所述光电耦合开关U5的负极A与电阻R7一端连接，所述电阻R1另一端的与USB1接线端子J2一号端子连接；所述光电耦合开关U5的正极K与电容C3一端连接后，再与所USB1接线端子J2的二号端子连接并接地，所述电容C1与电阻R1组成稳压整流RC滤波电路；

所述USB供电电路模块包括USB2接线端子J8、二极管D3、D7、场效应管Q2、电阻R11、R12、电量采集二线端子J5；所述场效应管Q2为增强型场效应管MOSFETP,其一号引脚栅极连接电阻R2、R3的串联接点；场效应管Q2的二号引脚源极连接锂电池接线端子J4的一号引脚，且依次串联电阻R11、R12后接地，电量采集二线端子J5的一、二号引脚并联接在电阻R12两端；场效应管Q2的三号引脚漏极依次连接二极管D3的负极、二极管D7的正极，二极管D7的负极连接USB1接线端子J2的一号引脚，二极管D3的负极且连接USB2接线端子J8的一号引脚；

所述升压稳压器14包括UP2芯片LM2577、U8芯片AQY212S、电源二线端子J9、电感L6、L7、LP2、电容CP4、CP5、CP6、C10、电阻RP3、RP5、RP6、R13、稳压管D8、DP2、DP4；所述UP2芯片LM2577的五号引脚连接USB2接线端子J8的二号引脚、电感LP2的一端、电容CP4的一端，电容CP4的另一端接地；电感LP2的另一端连接UP2芯片LM2577的四号引脚后依次连接稳压管D8的正极、电容CP5的正极、C10的一端、电阻RP5的一端、稳压管DP2的正极、电感L6和VCC_+12V电源接口，电容CP5的负极、C10的另一端接地；所述UP2芯片LM2577的一号引脚依次连接电阻RP3、电容CP6后接地，其三号引脚接地，其二号引脚依次连接电阻RP6的一端、电阻R13、电阻RP5的另一端，电阻RP6的另一端接地；所述U8芯片AQY212S的一号引脚连接锂电池供电电路的电容C3和电阻R7的并联接点，其二号引脚连接电源二线端子J9的一号引脚且接地，其三号引脚连接稳压管DP4后连接电源二线端子J9的二号引脚，其四号引脚连接电感L7后连接VCC_+12V电源接口；

所述降压稳压器15包括U4芯片LM2596S、电容C2、C8、C11、电感L1、电阻R10、R14、稳压管D6、D9；所述U4芯片LM2596S的一号引脚连接VCC_+12V电源接口后串联电容C2并接地，其二号引脚依次连接电感L1、稳压管D6后连接CPU_5V接口，其三号引脚连接电阻R10、R14连接点，电阻R10另一端连接稳压管D6正极，电阻R12另一端接地，其四号引脚接地；稳压管D9、电容C11均并联在U4芯片LM2596S的二号、六号引脚两端；稳压管D6正极连接AV_5V接线端；

所述AMS1117稳压器16包括U7芯片AMS1117S、电源接口端子J10、电感L5、电容C12、C13、C15、C15；所述电源接口端子J10包括VCC_+12V一号引脚、CPU_5V二号引脚、AV_5V三号引脚、+3.3V四号引脚；所述U7芯片AMS1117S的一号引脚接地，其二号引脚依次连接电感L5、电源接口端子J10的+3.3V四号引脚，其三号引脚依次连接电容C12、C13的一端、电源接口端子J10的CPU_5V二号引脚且电容C12、C13的另一端接地，其四号引脚连接+3.3V接线端。

如图 2、图 3、图 6、图 7所示，所述一种便携式半导体非接触电阻率测试仪，其特征在于所述信号发生模块包括信号发生电路、信号处理电路；

所述信号发生电路包括XR2206P正弦方波发生器17、F42N50Q工频陷波器18、带通滤波器19、恒流源测量线圈电路20、移相器21；所述XR2206P正弦方波发生器17的正弦波输出端依次连接F42N50Q工频陷波器18、带通滤波器19、恒流源测量线圈电路20，所述恒流源测量线圈电路20的测量线圈包括ZXB01、ZXB02输出接口；所述XR2206P正弦方波发生器17的方波输出端包括FB01、FB02输出接口，FB02输出接口连接移相器21；

所述信号处理电路包括1号输出回路、2号输出回路，二者均包括乘法器22、二阶低通滤波器23、放大电路、AD数据采集端口，所述乘法器22包括正弦波探头信号输入接口、参考方波输入接口、乘法器输出接口，所述乘法器输出接口依次连接二阶低通滤波器23、放大电路、AD数据采集端口；所述恒流源测量线圈电路20的测量线圈的ZXB01、ZXB02输出接口分别依次连接1号、2号输出回路的乘法器22的正弦波探头信号输入接口；所述XR2206P正弦方波发生器17的方波输出端的FB01、FB02，FB01输出端连接1号输出回路的乘法器22的参考方波输入接口，FB02输出接口连接移相器21后连接2号输出回路的乘法器22的参考方波输入接口；

所述的XR2206P正弦方波发生器17包括JP1芯片XR2206P、电感L1、L2、L7、L8、L11、L13、电阻R26、R27、R41、R48、可变电阻R43、R45、R59、电容C26、C33、C35、C37；所述JP1芯片XR2206P的一号引脚串联电感L2后连接模拟地AGNDD,其二号引脚设为正弦波输出端,其三号引脚依次串联可变电阻R43、电阻R26后连接VCC_+12V电压端，其四号引脚依次串联电容C26、电感L1后连接模拟地AGNDD，其五号引脚通过电容C35连接其五号引脚，其七号引脚依次串联电阻R48、可变电阻R45、电感L8后连接模拟地AGNDD，其八号、九号、十五号、十六号引脚悬置，其十号引脚依次串联电容C37、电感L11后连接模拟地AGNDD，其十一号引脚设为方波输出端，其十二号引脚连接电感L13后连接模拟地AGNDD，其十三号引脚连接可变电阻R59后连接十四号引脚；电阻R41的一端连接可变电阻R43与电阻R26的连接点，另一端连接电感L7后连接模拟地AGNDD，可变电阻R43中间端子连接电容C26且电容C26与电阻R41并联；可变电阻R45中间端子连接可变电阻R45与电感L8的串联接点；方波输出端连接电阻R27后连接+12V电源模块接口；

所述的F42N50Q工频陷波器18包括U4芯片F42N50Q、电阻R28、R29、R61、电感L14、电容C27、C40；所述U4芯片F42N50Q的一号引脚通过电阻R28连接JP1芯片XR2206P的二号引脚，其二号引脚依次连接电阻R61、电感L14后连接模拟地AGNDD，其四号引脚连接电容C40后与其三号引脚并联且连接-12V电源模块接口，其四号引脚与电阻R61、电感L14的连接点短路连接，其五号引脚连接+12V电源模块接口后连接电容C27且接模拟地AGNDD，其七号引脚连接电阻R29后与其六号引脚连接组成输出端；

所述的带通滤波器19采用无线增益带通滤波器，包括J23双路低噪声运算放大器SA5532、电阻R30、R31、R32、R33、R70、电感L17、L18、电容C28、C29、C30；运算放大器SA5532的二号引脚依次连接电容C28、电阻R30后连接U4芯片F42N50Q的六号引脚，其三、四号引脚短接后连接电感L17且接模拟地AGNDD，其四号引脚连接电阻R33后连接+12V电源模块接口，其四号引脚依次连接电阻R70、电感L18后接模拟地AGNDD，其八号引脚连接+12V电源模块接口后依次连接电容C30、模拟地AGNDD，其一号引脚设为输出端；电阻R31两端分别连接运算放大器SA5532的四号引脚、电容C28与电阻R30的接点；电阻R32两端分别连接运算放大器SA5532的二、四号引脚；电容C29两端分别连接运算放大器SA5532的一号引脚、电容C28与电阻R30的接点；

所述的恒流源测量线圈电路20，包括AR3双路低噪声运算放大器SA5532、测量线圈端子J1、电阻R34、R35、R37、R75、电感L5、L6、L19、电容C31、可变电阻R36、R76；AR3双路低噪声运算放大器SA5532的二号引脚与电阻R34连接后连接J23双路低噪声运算放大器SA5532的一号引脚输出端，其三号引脚连接测量线圈端子J1的二号引脚，其四号引脚依次连接电感L5、模拟地AGNDD，其八号引脚连接+12V电源模块接口后依次连接电容C31、电感L6、模拟地AGNDD，其一号引脚依次连接电阻R37、可变电阻R36后连接其三号引脚，电阻R35并联在其一、二号引脚两端；测量线圈端子J1的二号引脚依次连接可变电阻R76、电阻R75、模拟地AGNDD，其一号引脚设置两个正弦波输出端口ZXB01、ZXB01；

所述的移相器21，包括J22双路低噪声运算放大器SA5532、电阻R89、R90、R91、R94、电感L20、L22、电容C49、C49、可变电阻R90；J22双路低噪声运算放大器SA5532的六号引脚连接电阻R91后连接JP1芯片XR2206P的十一号引脚方波输出端，其五号引脚依次连接电容C49、电感L20、模拟地AGNDD，且其五号引脚依次连接可变电阻R90、电阻R89、JP1芯片XR2206P的十一号引脚方波输出端，其四号引脚连接-12V电源模块接口，其八号引脚连接+12V电源模块接口后依次连接电容C50、电感L22、模拟地AGNDD，其七号引脚设为输出端；电阻R89并联在J22双路低噪声运算放大器SA5532的六、七号引脚；

所述的乘法器22，包括芯片MC1496、电阻R62、R64、R65、R66、R67、R68、R69、R71、R72、R73、R74、电感L15、L16、L26、L27、电容C41、C42、C43、C44、可变电阻R63；芯片MC1496的一号引脚连接电容C41后连接正弦波信号输入端，且其一号引脚依次连接电阻R64、可变电阻R63、电阻R62连接其二号引脚，可变电阻R63中间接线端子连接可变电阻R63与电阻R62的接点后连接-8V电源模块接口，且其一号引脚连接电阻R64电路、其四号引脚连接电阻R66电路并联后依次连接电感L15、模拟地AGNDD，其二、三号引脚通过电阻R67连接，其五号引脚依次连接电阻R68、电感L16、模拟地AGNDD，其六、七号引脚并联后依次连接电阻R69、+12V电源模块接口，其八号引脚依次连接电容C42、电感L27，且其八号引脚依次连接电阻R71、电感L26，且其八号引脚依次连接电阻R74、+12V电源模块接口，其九、十一、十三号引脚悬置，其十号引脚依次连接电容C44、方波信号输入端，且其十号引脚通过电阻R74连接其八号引脚，其十二号引脚依次连接电容C43、乘积信号输出端，且十二号引脚依次连接电阻R72、+12V电源模块接口，十四号引脚连接-8V电源模块接口；

所述二阶低通滤波器23，采用无线增益多路反馈二阶低通滤波器，包括J24双路低噪声运算放大器SA5532、电阻R97、R99、R101、R102、电感L25、L28、电容C53、C54、C55、可变电阻R98、R100；J24双路低噪声运算放大器SA5532的二号引脚依次连接电阻R99、可变电阻R98、电阻R97、乘法器（22）的乘积信号输出端，其三号引脚依次连接电阻R101、电感L25、模拟地AGNDD，其四号引脚连接-12V电源模块接口，其八号引脚连接+12V电源模块接口后依次连接电容C55、电感L28、模拟地AGNDD，其一号引脚连接信号输出端，且一号引脚通过电容C55连接其二号引脚，且一号引脚依次连接电阻R102、可变电阻R100后连接电阻R99、可变电阻R98的连接点。

如图 1所示，所述一种便携式半导体非接触电阻率测试仪，其特征在于：所述液晶显示屏采用TFT_LCD集成芯片；所述存储芯片U9,型号为M95M01；所述按键输入模块中的按键为薄膜按键；所述JTAG程序模块芯片为JTAG芯片；

涡流测量探头12采用非接触式测量，且利用探头铜线圈产生的涡流来检测电阻率，铜线圈连接2根直径1MM的屏蔽线；常温下测试范围为0.001--200ΩCM，测试精度为5%。

实施例1

如图1所示，作为优选最佳实施方式，包括以下步骤：

步骤1：主机电源USB供电。由于供电模块和充电模块独立分开，在关机状态下即可为装置电池充电，免除了待机状态下造成的不必要功耗；供电时可使用内部锂电池供电，也可使用+5V外部电源USB插头插入供电USB插孔，即可为装置提供电源；充电时，+5V外部电源USB插头插入USB充电孔，即可为装置内锂电池提供充电。

步骤2：开机准备。打开测试仪主机电源开关，待主机屏幕出现开机画面至电阻率测量界面，开机完成；若工作灯闪烁频率正常，说明测量仪主机可正常工作；拿起测量探头，探头中部有三个LED灯，最左侧的为电源指示灯，常亮状态，说明探头供电正常；中间LED灯为可测量指示灯，频率闪烁状态，说明随时可以测量。

步骤3：电阻率测试。一手持该测试仪，一手持探头，只需把探头靠近硅材料，不需接触硅材料；最右侧LED灯为测量完成灯，当测得硅材料结果后此LED灯会亮起，同时中间测量闪烁灯关闭；这时即可在主机屏幕上显示被测硅材料的精确电阻率，同时在探头的中部两位数码也会显示电阻率数值的两位有效数字；测量完成；同时可在测试仪主机上显示电阻率，常温下测试范围为0.001--200ΩCM，测试精度为5%。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：本发明所述一种便携式半导体非接触电阻率测试仪，包括盒式壳体、液晶显示屏、集成电路板、锂电池盒、薄膜键盘、电源开关、红色指示灯、绿色指示灯、充电USB插孔、供电USB插孔、DB15VGA信号接口、涡流测量探头；集成电路板包括单片机STM32，均与单片机STM32相连接的TLF_LCD液晶显示模块、BOOT状态开关电路、薄膜按键模块、M95M01存储模块、JTAG程序模块、AD数据采集接口、供电控制端口，与AD数据采集接口输入端相连接的信号发生模块，与供电控制端口相连接的电源指示灯模块、电源转换模块；与电源转换模块输入端依次相连接的电源隔离接口、锂电池和USB充电电源模块；本发明采用非接触式测量，即使用涡流测量探头，且利用探头铜线圈产生的涡流来检测电阻率，常温下测试范围为0.001--200ΩCM，测试精度为5%，功耗低，可在液晶显示屏上显示结果使用寿命远高于比市场上的同类产品。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种便携式半导体非接触电阻率测试仪，包括盒式壳体（1）、液晶显示屏（2）、集成电路板（3）、锂电池盒（4）、薄膜键盘（5）、电源开关（6）、红色指示灯（7）、绿色指示灯（8）、充电USB插孔（9）、供电USB插孔（10）、DB15VGA信号接口（11）、涡流测量探头（12），其特征在于：所述盒式壳体（1）呈长方体，其上部表面中间位置设置液晶显示屏（2），液晶显示屏（2）周边设置薄膜键盘（5），所述薄膜键盘（5）包括厚度按键、温度按键、设置按键、声音按键、屏幕按键、测量按键及上下左右四个方向按键；所述盒式壳体（1）一端侧面并列设置电源开关（6）、红色指示灯（7）、绿色指示灯（8）、充电USB插孔（9）、供电USB插孔（10）、DB15VGA信号接口（11）；所述DB15VGA信号接口（11）通过导线连接涡流测量探头（12）；所述盒式壳体（1）内部设置集成电路板（3）、锂电池盒（4），所述锂电池盒（4）设置在集成电路板（3）一侧，所述锂电池盒（4）内部设置锂电池；所述集成电路板（3）与液晶显示屏（2）、锂电池盒（4）、薄膜键盘（5）、电源开关（6）、红色指示灯（7）、绿色指示灯（8）、充电USB插孔（9）、供电USB插孔（10）、DB15VGA信号接口（11）电连接。

2.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于：所述集成电路板（3）包括单片机STM32，均与单片机STM32相连接的TLF_LCD液晶显示模块、BOOT状态开关电路、薄膜按键模块、M95M01存储模块、JTAG程序模块、AD数据采集接口、供电控制端口，与AD数据采集接口输入端相连接的信号发生模块，与供电控制端口相连接的电源指示灯模块、电源转换模块；与电源转换模块输入端依次相连接的电源隔离接口、锂电池和USB充电电源模块。

3.根据权利要求2所述的测试仪，其特征在于：所述锂电池和USB充电电源模块包括电源控制器（13）、升压稳压器（14）、降压稳压器（15）、AMS1117稳压器（16）；所述电源控制器（13），包括锂电池供电电路、USB供电电路；

所述锂电池供电电路包括锂电池接线端子J4、USB1接线端子J2、光电耦合开关U5、电阻R7、R8、R9、电容C3；所述锂电池接线端子J4的一号引脚连接+12V锂电池正极，其二号引脚接地；所述光电耦合开关U5为可控制的光电耦合器件TLP521,其集电极C连接所述锂电池接线端子J4的一号引脚，所述光电耦合开关U1的发射极与电阻R8的一端连接，所述电阻R8的与电阻R9串联后接地；所述光电耦合开关U5的负极A与电阻R7一端连接，所述电阻R1另一端的与USB1接线端子J2一号端子连接；所述光电耦合开关U5的正极K与电容C3一端连接后，再与所USB1接线端子J2的二号端子连接并接地，所述电容C1与电阻R1组成稳压整流RC滤波电路；

所述USB供电电路包括USB2接线端子J8、二极管D3、D7、场效应管Q2、电阻R11、R12、电量采集二线端子J5；所述场效应管Q2为增强型场效应管MOSFETP,其一号引脚栅极连接电阻R2、R3的串联接点；场效应管Q2的二号引脚源极连接锂电池接线端子J4的一号引脚，且依次串联电阻R11、R12后接地，电量采集二线端子J5的一、二号引脚并联接在电阻R12两端；场效应管Q2的三号引脚漏极依次连接二极管D3的负极、二极管D7的正极，二极管D7的负极连接USB1接线端子J2的一号引脚，二极管D3的负极且连接USB2接线端子J8的一号引脚；

所述升压稳压器（14）包括UP2芯片LM2577、U8芯片AQY212S、电源二线端子J9、电感L6、L7、LP2、电容CP4、CP5、CP6、C10、电阻RP3、RP5、RP6、R13、稳压管D8、DP2、DP4；所述UP2芯片LM2577的五号引脚连接USB2接线端子J8的二号引脚、电感LP2的一端、电容CP4的一端，电容CP4的另一端接地；电感LP2的另一端连接UP2芯片LM2577的四号引脚后依次连接稳压管D8的正极、电容CP5的正极、C10的一端、电阻RP5的一端、稳压管DP2的正极、电感L6和VCC_+12V电源接口，电容CP5的负极、C10的另一端接地；所述UP2芯片LM2577的一号引脚依次连接电阻RP3、电容CP6后接地，其三号引脚接地，其二号引脚依次连接电阻RP6的一端、电阻R13、电阻RP5的另一端，电阻RP6的另一端接地；所述U8芯片AQY212S的一号引脚连接锂电池供电电路的电容C3和电阻R7的并联接点，其二号引脚连接电源二线端子J9的一号引脚且接地，其三号引脚连接稳压管DP4后连接电源二线端子J9的二号引脚，其四号引脚连接电感L7后连接VCC_+12V电源接口；

所述降压稳压器（15）包括U4芯片LM2596S、电容C2、C8、C11、电感L1、电阻R10、R14、稳压管D6、D9；所述U4芯片LM2596S的一号引脚连接VCC_+12V电源接口后串联电容C2并接地，其二号引脚依次连接电感L1、稳压管D6后连接CPU_5V接口，其三号引脚连接电阻R10、R14连接点，电阻R10另一端连接稳压管D6正极，电阻R12另一端接地，其四号引脚接地；稳压管D9、电容C11均并联在U4芯片LM2596S的二号、六号引脚两端；稳压管D6正极连接AV_5V接线端；

所述AMS1117稳压器（16）包括U7芯片AMS1117S、电源接口端子J10、电感L5、电容C12、C13、C15、C15；所述电源接口端子J10包括VCC_+12V一号引脚、CPU_5V二号引脚、AV_5V三号引脚、+3.3V四号引脚；所述U7芯片AMS1117S的一号引脚接地，其二号引脚依次连接电感L5、电源接口端子J10的+3.3V四号引脚，其三号引脚依次连接电容C12、C13的一端、电源接口端子J10的CPU_5V二号引脚且电容C12、C13的另一端接地，其四号引脚连接+3.3V接线端。

4.根据权利要求2所述的测试仪，其特征在于：所述信号发生模块包括信号发生电路、信号处理电路；

所述信号发生电路包括XR2206P正弦方波发生器（17）、F42N50Q工频陷波器（18）、带通滤波器（19）、恒流源测量线圈电路（20）、移相器（21）；所述XR2206P正弦方波发生器（17）的正弦波输出端依次连接F42N50Q工频陷波器（18）、带通滤波器（19）、恒流源测量线圈电路（20），所述恒流源测量线圈电路（20）的测量线圈包括ZXB01、ZXB02输出接口；所述XR2206P正弦方波发生器（17）的方波输出端包括FB01、FB02输出接口，FB02输出接口连接移相器（21）；

所述信号处理电路包括1号输出回路、2号输出回路，二者均包括乘法器（22）、二阶低通滤波器（23）、放大电路、AD数据采集端口，所述乘法器（22）包括正弦波探头信号输入接口、参考方波输入接口、乘法器输出接口，所述乘法器输出接口依次连接二阶低通滤波器（23）、放大电路、AD数据采集端口；所述恒流源测量线圈电路（20）的测量线圈的ZXB01、ZXB02输出接口分别依次连接1号、2号输出回路的乘法器（22）的正弦波探头信号输入接口；所述XR2206P正弦方波发生器（17）的方波输出端的FB01、FB02，FB01输出端连接1号输出回路的乘法器（22）的参考方波输入接口，FB02输出接口连接移相器（21）后连接2号输出回路的乘法器（22）的参考方波输入接口。

5.根据权利要求4所述的测试仪，其特征在于：所述的XR2206P正弦方波发生器（17）包括JP1芯片XR2206P、电感L1、L2、L7、L8、L11、L13、电阻R26、R27、R41、R48、可变电阻R43、R45、R59、电容C26、C33、C35、C37；所述JP1芯片XR2206P的一号引脚串联电感L2后连接模拟地AGNDD,其二号引脚设为正弦波输出端,其三号引脚依次串联可变电阻R43、电阻R26后连接VCC_+12V电压端，其四号引脚依次串联电容C26、电感L1后连接模拟地AGNDD，其五号引脚通过电容C35连接其五号引脚，其七号引脚依次串联电阻R48、可变电阻R45、电感L8后连接模拟地AGNDD，其八号、九号、十五号、十六号引脚悬置，其十号引脚依次串联电容C37、电感L11后连接模拟地AGNDD，其十一号引脚设为方波输出端，其十二号引脚连接电感L13后连接模拟地AGNDD，其十三号引脚连接可变电阻R59后连接十四号引脚；电阻R41的一端连接可变电阻R43与电阻R26的连接点，另一端连接电感L7后连接模拟地AGNDD，可变电阻R43中间端子连接电容C26且电容C26与电阻R41并联；可变电阻R45中间端子连接可变电阻R45与电感L8的串联接点；方波输出端连接电阻R27后连接+12V电源模块接口；

所述的F42N50Q工频陷波器（18）包括U4芯片F42N50Q、电阻R28、R29、R61、电感L14、电容C27、C40；所述U4芯片F42N50Q的一号引脚通过电阻R28连接JP1芯片XR2206P的二号引脚，其二号引脚依次连接电阻R61、电感L14后连接模拟地AGNDD，其四号引脚连接电容C40后与其三号引脚并联且连接-12V电源模块接口，其四号引脚与电阻R61、电感L14的连接点短路连接，其五号引脚连接+12V电源模块接口后连接电容C27且接模拟地AGNDD，其七号引脚连接电阻R29后与其六号引脚连接组成输出端；

所述的带通滤波器（19）采用无线增益带通滤波器，包括J23双路低噪声运算放大器SA5532、电阻R30、R31、R32、R33、R70、电感L17、L18、电容C28、C29、C30；运算放大器SA5532的二号引脚依次连接电容C28、电阻R30后连接U4芯片F42N50Q的六号引脚，其三、四号引脚短接后连接电感L17且接模拟地AGNDD，其四号引脚连接电阻R33后连接+12V电源模块接口，其四号引脚依次连接电阻R70、电感L18后接模拟地AGNDD，其八号引脚连接+12V电源模块接口后依次连接电容C30、模拟地AGNDD，其一号引脚设为输出端；电阻R31两端分别连接运算放大器SA5532的四号引脚、电容C28与电阻R30的接点；电阻R32两端分别连接运算放大器SA5532的二、四号引脚；电容C29两端分别连接运算放大器SA5532的一号引脚、电容C28与电阻R30的接点；

所述的恒流源测量线圈电路（20），包括AR3双路低噪声运算放大器SA5532、测量线圈端子J1、电阻R34、R35、R37、R75、电感L5、L6、L19、电容C31、可变电阻R36、R76；AR3双路低噪声运算放大器SA5532的二号引脚与电阻R34连接后连接J23双路低噪声运算放大器SA5532的一号引脚输出端，其三号引脚连接测量线圈端子J1的二号引脚，其四号引脚依次连接电感L5、模拟地AGNDD，其八号引脚连接+12V电源模块接口后依次连接电容C31、电感L6、模拟地AGNDD，其一号引脚依次连接电阻R37、可变电阻R36后连接其三号引脚，电阻R35并联在其一、二号引脚两端；测量线圈端子J1的二号引脚依次连接可变电阻R76、电阻R75、模拟地AGNDD，其一号引脚设置两个正弦波输出端口ZXB01、ZXB01；

所述的移相器（21），包括J22双路低噪声运算放大器SA5532、电阻R89、R90、R91、R94、电感L20、L22、电容C49、C49、可变电阻R90；J22双路低噪声运算放大器SA5532的六号引脚连接电阻R91后连接JP1芯片XR2206P的十一号引脚方波输出端，其五号引脚依次连接电容C49、电感L20、模拟地AGNDD，且其五号引脚依次连接可变电阻R90、电阻R89、JP1芯片XR2206P的十一号引脚方波输出端，其四号引脚连接-12V电源模块接口，其八号引脚连接+12V电源模块接口后依次连接电容C50、电感L22、模拟地AGNDD，其七号引脚设为输出端；电阻R89并联在J22双路低噪声运算放大器SA5532的六、七号引脚。

6.根据权利要求4所述的测试仪，其特征在于：所述的乘法器（22），包括芯片MC1496、电阻R62、R64、R65、R66、R67、R68、R69、R71、R72、R73、R74、电感L15、L16、L26、L27、电容C41、C42、C43、C44、可变电阻R63；芯片MC1496的一号引脚连接电容C41后连接正弦波信号输入端，且其一号引脚依次连接电阻R64、可变电阻R63、电阻R62连接其二号引脚，可变电阻R63中间接线端子连接可变电阻R63与电阻R62的接点后连接-8V电源模块接口，且其一号引脚连接电阻R64电路、其四号引脚连接电阻R66电路并联后依次连接电感L15、模拟地AGNDD，其二、三号引脚通过电阻R67连接，其五号引脚依次连接电阻R68、电感L16、模拟地AGNDD，其六、七号引脚并联后依次连接电阻R69、+12V电源模块接口，其八号引脚依次连接电容C42、电感L27，且其八号引脚依次连接电阻R71、电感L26，且其八号引脚依次连接电阻R74、+12V电源模块接口，其九、十一、十三号引脚悬置，其十号引脚依次连接电容C44、方波信号输入端，且其十号引脚通过电阻R74连接其八号引脚，其十二号引脚依次连接电容C43、乘积信号输出端，且十二号引脚依次连接电阻R72、+12V电源模块接口，十四号引脚连接-8V电源模块接口；

所述二阶低通滤波器（23），采用无线增益多路反馈二阶低通滤波器（23），包括J24双路低噪声运算放大器SA5532、电阻R97、R99、R101、R102、电感L25、L28、电容C53、C54、C55、可变电阻R98、R100；J24双路低噪声运算放大器SA5532的二号引脚依次连接电阻R99、可变电阻R98、电阻R97、乘法器（22）的乘积信号输出端，其三号引脚依次连接电阻R101、电感L25、模拟地AGNDD，其四号引脚连接-12V电源模块接口，其八号引脚连接+12V电源模块接口后依次连接电容C55、电感L28、模拟地AGNDD，其一号引脚连接信号输出端，且一号引脚通过电容C55连接其二号引脚，且一号引脚依次连接电阻R102、可变电阻R100后连接电阻R99、可变电阻R98的连接点。

7.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于：所述液晶显示屏（2）采用TFT_LCD集成芯片。

8.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于：涡流测量探头（12）采用非接触式测量，且利用探头铜线圈产生的涡流来检测电阻率，铜线圈连接2根直径1MM的屏蔽线；常温下测试范围为0.001--200ΩCM，测试精度为5%。

9.一种根据权利要求1～8任一项所述的便携式半导体非接触电阻率测试仪的使用方法，其特征在于：包括USB供电使用方法、开机准备方法、电阻率测试方法，

USB供电使用方法：供电模块和充电模块独立分开，在关机状态下即可为装置电池充电，免除了待机状态下造成的不必要功耗；供电时可使用内部锂电池供电，也可使用+5V外部电源USB插头插入供电USB插孔，即可为装置提供电源；充电时，+5V外部电源USB插头插入USB充电孔，即可为装置内锂电池提供充电；

开机准备方法：打开测试仪主机电源开关，待主机屏幕出现开机画面至电阻率测量界面，开机完成；若工作灯闪烁频率正常，说明测量仪主机可正常工作；拿起测量探头，探头中部有三个LED灯，最左侧的为电源指示灯，常亮状态，说明探头供电正常；中间LED灯为可测量指示灯，频率闪烁状态，说明随时可以测量；

电阻率测试方法：一手持该测试仪，一手持探头，只需把探头靠近硅材料，不需接触硅材料；最右侧LED灯为测量完成灯，当测得硅材料结果后此LED灯会亮起，同时中间测量闪烁灯关闭；这时即可在主机屏幕上显示被测硅材料的精确电阻率，同时在探头的中部两位数码也会显示电阻率数值的两位有效数字；测量完成；同时可在测试仪主机上显示电阻率，常温下测试范围为0.001--200ΩCM，测试精度为5%。

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